Apa itu Geotropisme atau Gravitropisme?

itu geotropisme itu adalah pengaruh gravitasi pada pergerakan tanaman. Geotropisme berasal dari kata "geo" yang berarti bumi dan "tropisme" yang berarti gerakan yang dipicu oleh stimulus (Öpik & Rolfe, 2005).

Dalam hal ini, rangsangan adalah gravitasi dan yang bergerak adalah tanaman. Karena rangsangannya adalah gravitasi, proses ini juga dikenal sebagai gravitropism (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

Selama bertahun-tahun fenomena ini telah membangkitkan rasa ingin tahu para ilmuwan, yang telah menyelidiki bagaimana gerakan ini terjadi pada tanaman.

Banyak penelitian telah menunjukkan bahwa berbagai area tanaman tumbuh dalam arah yang berlawanan (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

Telah diamati bahwa gaya gravitasi memainkan peran mendasar dalam orientasi bagian-bagian tanaman: bagian atas, dibentuk oleh batang dan daun, tumbuh ke atas (gravitropism negatif), sedangkan zona bawah dibentuk oleh akar, tumbuh ke bawah ke arah gravitasi (gravitasi positif) (Hangarter, 1997).

Gerakan yang dimediasi gravitasi ini memastikan bahwa tanaman menjalankan fungsinya dengan baik.

Bagian atas berorientasi pada sinar matahari untuk melakukan fotosintesis, dan bagian bawah berorientasi pada bagian bawah bumi, sehingga akar dapat mencapai air dan nutrisi yang diperlukan untuk perkembangannya (Chen et al., 1999 ).

Bagaimana geotropisme terjadi??

Tanaman sangat peka terhadap lingkungan, mereka dapat mempengaruhi pertumbuhannya tergantung pada sinyal yang mereka rasakan, misalnya: cahaya, gravitasi, sentuhan, nutrisi dan air (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Geotropisme adalah fenomena yang terjadi dalam tiga fase:

1. Deteksi: persepsi gravitasi dilakukan oleh sel-sel khusus yang disebut statocysts.

2. Transduksi dan transmisi: rangsangan fisik gravitasi diubah menjadi sinyal biokimia yang ditransmisikan ke sel-sel lain dari tanaman.

3. Jawab: sel-sel penerima tumbuh sedemikian rupa sehingga kelengkungan dihasilkan yang mengubah orientasi organ. Dengan demikian, akar tumbuh ke bawah dan batang ke atas, terlepas dari orientasi tanaman (Masson et al., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

Gambar 1. Contoh geotropisme pada tanaman. Perhatikan perbedaan orientasi akar dan batang. Diedit oleh: Katherine Briceño.

Geotropisme di akarnya

Fenomena kemiringan akar menuju gravitasi dipelajari untuk pertama kalinya bertahun-tahun yang lalu. Di buku terkenal "Kekuatan gerakan pada tanaman", Charles Darwin melaporkan bahwa akar tanaman cenderung tumbuh menuju gravitasi (Ge & Chen, 2016).

Gravitasi terdeteksi di ujung akar dan informasi ini dikirim ke zona perpanjangan, untuk mempertahankan arah pertumbuhan.

Jika ada perubahan orientasi sehubungan dengan medan gravitasi, sel merespons dengan mengubah ukurannya, sehingga ujung akar terus tumbuh dalam arah gravitasi yang sama yang menghadirkan geotropisme positif (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup , 2017; Wolverton et al., 2011).

Darwin dan Ciesielski menunjukkan bahwa ada struktur di ujung akar yang diperlukan untuk geotropisme, struktur ini disebut "tutup".

Mereka mendalilkan bahwa topi bertanggung jawab untuk mendeteksi perubahan dalam orientasi akar, sehubungan dengan gaya gravitasi (Chen et al., 1999).

Studi selanjutnya menunjukkan bahwa di topi ada sel-sel khusus yang mengendap ke arah gravitasi, sel-sel ini disebut statocysts.

Statocyst mengandung struktur yang mirip dengan batu, mereka disebut amiloplas karena penuh dengan pati. Amiloplas yang padat mengendap tepat di ujung akar (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017, Wolverton et al., 2011).

Dari studi terbaru tentang biologi seluler dan molekuler, pemahaman tentang mekanisme yang mengatur geotropi akar telah ditingkatkan.

Telah ditunjukkan bahwa proses ini membutuhkan pengangkutan hormon pertumbuhan yang disebut auksin, pengangkutan tersebut dikenal sebagai pengangkutan auksin polar (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017).

Ini dijelaskan pada 1920-an dalam model Cholodny-Went, yang mengusulkan bahwa kelengkungan pertumbuhan disebabkan oleh distribusi auksin yang tidak merata (Öpik & Rolfe, 2005).

Geotropisme di batang

Mekanisme serupa terjadi pada batang tanaman, dengan perbedaan bahwa sel-sel mereka merespons secara berbeda terhadap auksin.

Pada pucuk batang, peningkatan konsentrasi lokal auksin mendorong ekspansi sel; sebaliknya terjadi pada sel-sel akar (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Sensitivitas diferensial terhadap auksin membantu menjelaskan pengamatan asli Darwin bahwa batang dan akar merespons secara berlawanan dengan gravitasi. Baik di akar maupun batang, auksin berakumulasi ke arah gravitasi, di bagian bawah.

Perbedaannya adalah bahwa sel-sel induk merespon dengan cara yang berlawanan dengan sel-sel akar (Chen et al., 1999, Masson et al., 2002).

Di akar, ekspansi sel dihambat di sisi bawah dan kelengkungan terhadap gravitasi dihasilkan (gravitropisme positif).

Dalam batang, auksin juga terakumulasi di sisi bawah, namun, ekspansi sel meningkat dan menghasilkan kelengkungan batang dalam arah yang berlawanan dengan gravitasi (gravitasi negatif) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

Referensi

1. Chen, R., Rosen, E., & Masson, P. H. (1999). Gravitropisme pada Tanaman Tinggi. Fisiologi Tumbuhan, 120, 343-350.
2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Gravitropisme negatif pada akar tanaman. Tumbuhan Alam, 155, 17-20.
3. Hangarter, R. P. (1997). Gravitasi, cahaya dan bentuk tanaman. Tumbuhan, Sel dan Lingkungan, 20, 796-800.
4. Masson, P. H., Tasaka, M., Morita, M.T., Guan, C., Chen, R., Masson, P.H., ... Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: Model untuk Studi Root and Shoot Gravitropism (hlm. 1-24).
5. Morita, M. T. (2010). Penginderaan Gravitasi Searah dalam Gravitropisme. Tinjauan Tahunan Biologi Tumbuhan, 61, 705-720.
6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). Fisiologi Tanaman Berbunga. (C. U. Tekan, Ed.) (4th ed.).
7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Wawasan baru tentang pensinyalan gravitropik akar. Jurnal Botani Eksperimental, 66 (8), 2155-2165.
8. Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Fisiologi Tumbuhan (edisi ketiga). Sinauer Associates.
9. Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropisme dan pensinyalan mekanis pada tanaman. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
10. Wolverton, C., Paya, A.M., & Toska, J. (2011). Sudut tutup akar dan laju respons gravitropik tidak terpisahkan dalam mutan Arabidopsis pgm-1. Fisiologi Plantarum, 141, 373-382.